嫦娥五号玄武岩岩石地球化学特征及成因讨论

嫦娥五号玄武岩采自月球风暴洋的月海玄武岩单元(EM4/P58),同位素定年显示它形成于20亿年前,是迄今为止人类采集的最年轻的月海玄武岩,对其开展岩石学和地球化学研究将揭示月球长时间火山活动之谜,从而帮助我们更深刻地认识月球的热演化历史。本文总结了嫦娥五号玄武岩的研究进展,综合分析了已发表的数据,并对其岩石地球化学特征和成因机制进行了探讨。嫦娥五号玄武岩的平均TiO_(2)含量为5.6%±1.7%,属低钛玄武岩,其橄榄石和斜长石的Ti含量变化也符合低钛玄武岩的演化趋势;辉石的Ti/(Ti+Cr)值落在阿波罗高钛玄武岩区域,系因其Cr_(2)O_(3)含量(0.12%±0.09%)显著低于阿波罗玄武岩的Cr_(2)O_(3)含量,导致辉石的Ti/(Ti+Cr)值也相应增大。尽管嫦娥五号玄武岩具有轻稀土富集的特征,但其Sr和Eu的负异常程度与克里普(KREEP)玄武岩显著不同,结合其具有非常低的初始^(87)Sr/^(86)Sr值(0.69934~0.69986)和亏损的εNd(t)值(7.9~9.3),指示其源区克里普物质的贡献非常有限。嫦娥五号玄武岩源区亏损挥发分,水含量为1×10^(-6)~5×10^(-6),S含量为1×10^(-6)~10×10^(-6),Cl含量为0.1×10^(-6)~1.5×10^(-6),F含量为0.6×10^(-6)~2.4×10^(-6),指示月幔挥发分分布不均一或源区经历过岩浆活动导致的挥发分抽取。嫦娥五号着陆区火山活动的诱发机制可能是~20%的单斜辉石-钛铁矿堆晶进入源区使其熔点降低(约80℃),但月球的冷却速率为何如此之慢,单斜辉石-钛铁矿堆晶如何进入源区并在20亿年前诱发熔融,仍是未解之谜。